Системный анализ и принятие решений

Это постоянная Больцмана, где n — число элементов системы; а — число системозначных свойств элемента; у — число существенных связей, которыми может обладать элемент; b — число системозначных свойств связей; l — число квантов пространства; t — число квантов времени. Параметры n, а, у, b, l, t являются  системообразующими факторами.

Возникновение организации в системе  связано с формированием  существенных связей элементов, упорядоченным распределением связей и элементов во времени и пространстве. При формировании связей складывается определенная структура системы, свойства элементов трансформируются в функции (действие, поведение), связанные с интегративными качествами системы.

4. Интегративные качества. Данные качества присущи системе в  целом, но не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности.

Объект, обладающий всеми четырьмя свойствами, является системой.

Важным аспектом рассмотрения и  изучения систем является вопрос   классификации систем.

Системы можно классифицировать по отдельным аспектам и признакам. В зависимости от решаемой задачи можно выбирать разные принципы  классификации, вариантов классификаций.

По признаку субстанции системы подразделяются на естественные, концептуальные (или идеальные) и искусственные системы. Естественные системы — системы, существующие в объективной действительности (например, атом, молекула, клетка, организация, популяция, общество). Концептуальные (или идеальные) системы отражают реальную действительность (например, научная теория, музыкальное или литературное произведение). Искусственными являются системы (технические и организационные), созданные человеком (например, механизм, комплекс, бригада, министерство).

По сложности системы могут  быть разделены на простые, сложные, сверхсложные. В зависимости от того, как определяется признак сложности, возможно различное деление одних и тех же систем. Существуют разные теории со своим описанием сложности и построением специфических моделей.

По степени организованности системы подразделяют на казуальные и целенаправленные. Казуальные системы формируются в результате причинно-следственных связей. Таким системам имманентно (внутренне) не присуща цель, ее могут задать извне. Выделяют детерминированные, нечеткие и вероятностные, статические и динамические системы. 

Целенаправленные системы формируются  исходя из факторов целесообразности и целеполагания. Эти системы  способны к выбору своего поведения  в зависимости от имманентной  цели.

Системы, входящие в эти классы, по различным признакам подразделяются на программные, самовосстанавливающиеся, адаптивные, само-воспроизвозводящиеся, самосохраняющиеся, предвидящие, социальные, активные и пассивные (по взаимодействию с внешней средой), стабильные и  развивающиеся (структура и функции изменяются) и т. д.

Элемент. Под элементом принято понимать простейшую, неделимую часть системы. Однако ответ на вопрос, что является такой частью, зависит от субъекта (исследователя), который изучает систему, от того, какие свойства и связи он считает существенными.

Систему можно расчленять на элементы разными способами в  зависимости  от формулировки задачи, цели и ее уточнения  в процессе проведения системного исследования. При необходимости субъект может  изменять принцип разбиения, декомпозиции, выделять другие элементы и получать с помощью нового разбиения более адекватное, с его точки зрения,  представление об анализируемом объекте или о проблемной ситуации. Подсистемы. При многоуровневом расчленении сложной системы часто систему делят на подсистемы, ориентируясь на обобщенные свойства системы и связи. Понятие «подсистема» подразумевает, что выделяется относительно независимая часть системы, обладающая свойствами системы и, в частности, имеющая подцель, на достижение которой ориентирована подсистема, а также другими свойствами — целостностью, связностью, организацией. Если части системы не обладают такими свойствами и представляют собой просто совокупности однородных элементов, то такие части принято  называть компонентами, а совокупность компонент — конгломератом. Выделение подсистем зависит от цели и может меняться по мере ее  уточнения  развития представлений исследователя об анализируемом объекте или проблемной ситуации.

Цель служит побуждающим и направляющим началом человеческой  активности, связанным с будущим результатом. Она отражает некоторое  конечное состояние управляемого развития: цель — конечный результат, на достижение которого направлено функционирование системы.

Цель — это  представление  субъекта о продукте, результате, т. е. представление о том окончательном содержании, в которое предстоит воплотиться объекту.

План по достижению цели представляет собой схему координации необходимого и возможного, желаемого и  осуществимого, мотивов и условий, целей и средств. В плане закладываются критерии контроля и оценки и задается функциональная структура деятельности в целом.

Структура. Система может быть представлена простым перечислением элементов или «черным ящиком» (моделью «вход-выход»). При исследовании  сложных систем часто такого описания недостаточно, если требуется понять, как функционирует система, что и как в ней обеспечивает достижение поставленной цели. В этих случаях систему представляют в виде структуры путем расчленения на подсистемы, компоненты, элементы с взаимосвязями,  которые могут носить различный характер.

Структура отражает определенные взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, ее устройство.

В сложных системах структура включает не все элементы и связи между  ними, а лишь наиболее существенные, с точки зрения исследователя,  компоненты и связи, которые мало изменяются при текущем функционировании  системы и обеспечивают существование системы и ее основных свойств.

Структура характеризует организованность системы, устойчивую упорядоченность элементов и связей, является модельным представлением системы.

Структурные представления могут  являться средством исследования систем.

Различные виды структур имеют специфические  особенности и могут рассматриваться как самостоятельные.

Методика проведения системного анализа

Принципиальной особенностью системного анализа является использование  методов двух типов - формальных и  неформальных (качественных, содержательных). Методика системного анализа разрабатывается и применяется в тех случаях, когда у лиц, принимающих решения, на начальном этапе нет достаточных сведений о проблемной ситуации, позволяющих выбрать метод ее формализованного представления, сформировать математическую модель или применить один из новых подходов к моделированию, сочетающих качественные и количественные приемы. В таких условиях может помочь представление объектов в виде систем, организация процесса принятия решения с использованием разных методов моделирования. Для того чтобы организовать такой процесс, нужно определить последовательность этапов, рекомендовать методы для выполнения этих этапов, предусмотреть при необходимости возврат к предыдущим этапам. Такая последовательность определенным образом выделенных и упорядоченных этапов с рекомендованными методами или приемами их выполнения представляет собой методику системного анализа. 
Таким образом, методика системного анализа разрабатывается для того, чтобы организовать процесс принятия решения в сложных проблемных ситуациях. Она должна ориентироваться на необходимость обоснования полноты анализа, формирование модели принятия решения, адекватно отображать рассматриваемый процесс или объект. Одной из принципиальных особенностей системного анализа, отличающей его от других направлений системных исследований, является разработка и использование средств, облегчающих формирование и сравнительный анализ целей и функций систем управления. Вначале методики формирования и исследования структур целей базировались на сборе и обобщении опыта специалистов, накапливающих этот опыт на конкретных примерах.  
Таким образом, основной особенностью методик системного анализа является сочетание в них формальных методов и неформализованного (экспертного) знания. Последнее помогает найти новые пути решения проблемы, не содержащиеся в формальной модели, и таким образом непрерывно развивать модель и процесс принятия решения, но одновременно быть источником противоречий, парадоксов, которые иногда трудно разрешить. Поэтому исследования по системному анализу начинают все больше опираться на методологию прикладной диалектики.

Методы системного анализа

Арсенал методов системного анализа  достаточно большой, каждый из методов  имеет свои достоинства и недостатки, а также область применения по отношению, как к типу объекта, так  и к этапу его исследования. 
 
Основными методами системного анализа являются следующие методы:

• неформальные методы: методы «мозговой атаки», метод экспертных оценок, метод «Дельфи», диагностические методы, морфологические методы, метод дерева целей;
• формализованные методы:
• графические: матричные методы, сетевые методы;
• статистические: математическая статистика, теория вероятностей, теория массового обслуживания;
• аналитические: методы как классической математики, так и математического программирования.

Основные принципы системного анализа:

• Первый принцип системного анализа - это требование рассматривать совокупность элементов системы как одно целое или, более жестко, - запрет на рассмотрение системы как простого объединения элементов.
• Второй принцип заключается в признании того, что свойства системы не просто сумма свойств ее элементов. Тем самым постулируется возможность того, что система обладает особыми свойствами, которых может и не быть у отдельных элементов.
• Весьма важным атрибутом системы является ее эффективность. Теоретически доказано, что всегда существует функция ценности системы - в виде зависимости ее эффективности (почти всегда это экономический показатель) от условий построения и функционирования. Кроме того, эта функция ограничена, а значит можно и нужно искать ее максимум. Максимум эффективности системы может считаться третьим ее основным принципом.
• Четвертый принцип запрещает рассматривать данную систему в отрыве от окружающей ее среды - как автономную, обособленную. Это означает обязательность учета внешних связей или, в более общем виде, требование рассматривать анализируемую систему как часть (подсистему) некоторой более общей системы.
• Согласившись с необходимостью учета внешней среды, признавая логичность рассмотрения данной системы как части некоторой, большей ее, можно прийти к пятому принципу системного анализа - возможности (а иногда и необходимости) деления данной системы на части, подсистемы. Если последние оказываются недостаточно просты для анализа, с ними поступают точно также. Но в процессе такого деления нельзя нарушать предыдущие принципы - пока они соблюдены, деление оправдано, разрешено в том смысле, что гарантирует применимость практических методов, приемов, алгоритмов решения задач системного анализа.

Этапы и последовательность системного анализа

В большинстве случаев практического  применения системного анализа для исследования свойств и последующего оптимального управления системой можно выделить следующие основные этапы:

1. Содержательная постановка задачи.
2. Построение модели изучаемой системы.
3. Отыскание решения задачи с помощью модели.
4. Проверка решения с помощью модели.
5. Подстройка решения под внешние условия.
6. Осуществление решения.

В каждом конкретном случае этапы  системного занимают различный "удельный вес" в общем объеме работ по временным, затратным и интеллектуальным показателям. Очень часто трудно провести четкие границы - указать, где оканчивается данный этап и начинается очередной.  
Системный анализ не может быть полностью формализован, но можно выбрать некоторый алгоритм его проведения.

Системный анализ может выполняться в следующей последовательности:

1. Постановка проблемы - отправной момент исследования. В исследовании сложной системы ему предшествует работа по структурированию проблемы.
2. Расширение проблемы до проблематики, т.е. нахождение системы проблем, существенно связанных с исследуемой проблемой, без учета которых она не может быть решена.
3. Выявление целей: цели указывают направление, в котором надо двигаться, чтобы поэтапно решить проблему.
4. Формирование критериев. Критерий - это количественное отражение степени достижения системой поставленных перед ней целей. Критерий -это правило выбора предпочтительного варианта решения из ряда альтернативных. Критериев может быть несколько. Многокритериальность является способом повышения адекватности описания цели. Критерии должны описать по возможности все важные аспекты цели, но при этом необходимо минимизировать число необходимых критериев.
5. Агрегирование критериев. Выявленные критерии могут быть объединены либо в группы, либо заменены обобщающим критерием.
6. Генерирование альтернатив и выбор с использованием критериев наилучшей из них. Формирование множества альтернатив является творческим этапом системного анализа.
7. Исследование ресурсных возможностей, включая информационные ресурсы.
8. Выбор формализации (моделей и ограничений) для решения проблемы.
9. Построение системы.
10. Использование результатов проведенного системного исследования.